Способ подготовки волокнистой массы из макулатуры к размолу для изготовления бумаги и картона

 

Способ относится к технологии переработки труднораспускаемой макулатуры, преимущественно макулатуры на основе старых денежных бумажных знаков, и, в частности, к способам подготовки волокнистой массы из макулатуры к размолу для изготовления бумаги и картона. Макулатуру подвергают роспуску в гидроразбивателе в присутствии окислителя, преимущественно пероксида водорода, с энтзиматической обработкой и выдерживанием полученной массы. Энзиматическую обработку проводят ферментным комплексом из мутанта Geotrichum candidum 3C-106 на основе целлюлоз и гемицеллюлаз, содержащим не менее двух галактаназ, двух маннаназ, трех арабинаназ, пяти эндо-1,4-β-ксиланаз, четырех β-ксилозидаз, четырех β-глюкозидаз, двух α-галактозидаз и двух β-галактозидаз в количестве 0,005 - 0,100% от массы абсолютно сухой макулатуры. Энзиматическую обработку проводят при рН 4,0 - 6,5. Роспуск макулатуры проводят при 30 - 60^oC в течение 25 - 60 мин. Техническим результатом является повышение эффективности процесса за счет ускорения размола полученной массы, ее экологичности за счет выведения смолы и ослабления адгезионной связи волокон со смолой. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии переработки труднораспускаемой макулатуры, преимущественно макулатуры на основе старых денежных бумажных знаков, и, в частности, к способам подготовки волокнистой массы из макулатуры к размолу для изготовления бумаги и картона.

Известен способ получения волокнистой массы из макулатуры путем роспуска макулатуры при концентрации суспензии макулатуры выше 8%, предпочтительно 10 - 20%, обработки составом для удаления краски, содержащим гидроксид натрия (0,6 - 1,5%), силикатом натрия (1 - 3%) и пероксидом водорода (0,6 - 1,5%) - все от массы абсолютно сухой макулатуры при pH 9,5 - 12,0, подкисления полученной смеси серной кислотой до pH 7-9, энзиматической обработки ферментом на основе щелочной целлюлазы в количестве 250 - 500 CEVE на 1 кг абсолютно сухой макулатуры, выдерживания смеси в течение 30 - 120 минут и последующего отделения краски (см. US 5364501, н. кл. 162-5, МПК D 21 С 5/02, опуб. 15.11.94, A).

Однако такой способ переработки макулатуры предназначен для использования печатной макулатуры и эффективен лишь для удаления из нее окрашенных частиц.

Ближайшим аналогом описываемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату является способ получения волокнистой массы из макулатуры путем роспуска макулатуры в гидроразбивателе в присутствии окислителя, энзиматической обработки и выдерживания массы (см. US 5330619, н.кл. 162-5, МПК D 21 C 5/02, опубл. 19.07.94, A).

Согласно этому способу роспуск макулатуры проводят при температуре 20 - 70^oC, в качестве окислителя используют пероксид водорода, а энзиматическую обработку проводят протеазами, преимущественно бромлеаном или папаином с добавлением или без целлюлазы или гемицеллюлазы при расходе ферментов в количестве 1 - 4000 единиц на грамм абсолютно сухого волокна.

Однако такой способ не обеспечивает высокую эффективность размола полученной массы, а также приводит к образованию трудноудаляемых олигомерных продуктов разрушения смолы.

Новым техническим результатом является повышение эффективности процесса за счет ускорения размола полученной массы, а также получение более экологически чистой массы за счет обеспечения возможности выведения находящейся в макулатуре смолы без ее биохимического разрушения и ослабления только адгезионной связи целлюлозных волокон со смолой.

Этот результат достигается тем, что в способе подготовки волокнистой массы из макулатуры к размолу для изготовления бумаги и картона путем роспуска макулатуры в гидроразбивателе в присутствии окислителя с энзиматической обработкой и выдерживанием полученной массы, согласно изобретению, энзиматическую обработку проводят ферментным комплексом из мутанта Geotrichum Candidum 3C-106 на основе целлюлаз и гемицеллюлаз, содержащем не менее двух галактаназ, двух маннаназ, трех арабинаназ, пяти эндо-1,4-β-ксиланаз, четырех β-ксилозидаз, четырех β-глюкозидаз, двух α-галактозидаз и двух β-галактозидаз, при этом указанный ферментный комплекс берут в количестве 0,005 - 0,100% от массы абсолютно сухой макулатуры.

Энзиматическую обработку проводят в кислой среде при pH, преимущественно 4,0 - 6,5.

Используемый ферментный комплекс из мутанта Geotrichim candidum 3C-106 описан в статье Н.В.Васильевой и др. "Гемицеллюлазы", ж. "Биотехнология и биотехника", N 1, 1987.

Выбор используемого в предлагаемом способе названного ферментного комплекса обусловлен тем, что, как было установлено авторами, именно он способствует наиболее мягкому гидролизу межволоконных связей за счет определенного благоприятного сочетания в нем целлюлазных и гемицеллюлазных составляющих.

Роспуск макулатуры проводят при температуре 30 - 60^oC в течение 25 - 60 минут.

В качестве окислителя используют преимущественно пероксид водорода.

Концентрация макулатурной массы при ее роспуске может составлять от 2 до 20%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1. Берут труднораспускаемую макулатуру из измельченных старых денежных купюр. Из нее готовят суспензию концентрацией 5% в гидроразбивателе при температуре 45^oC, добавляют пероксид водорода в количестве 0,5% от массы абсолютно сухой макулатуры, тщательно перемешивают смесь в течение 10 минут, затем смесь подкисляют серной кислотой до pH 5,0. После этого в процессе роспуска начинают осуществлять энзиматическую обработку, которую проводят ферментным комплексом из мутанта Geotrichum Candidum 3C-106 на основе целлюлаз и гемицеллюлаз, содержащим не менее двух галактаназ, двух маннаназ, трех арабинаназ, пяти эндо-1,4-β-ксиланаз, четырех β-ксилозидаз, четырех β-глюказидаз, двух α-галактозидаз и двух β-галактозидаз в количестве 0,005% от массы абсолютно сухой макулатуры, обработку проводят добавлением культуральной жидкости от названного мутанта к распускаемой макулатуре.

Массу выдерживают в течение 15 минут. При этом происходит гидролитическая реакция между полиуглеводными компонентами макулатуры и ферментным комплексом. Общее время на роспуск составляет 15 минут.

Масса готова к размолу. Размол осуществляют до степени 45^oШР.

Время размола составляет 8 минут.

Пример 2. Опыт осуществляют аналогично примеру 1, но первое выдерживание массы проводят в течение 35 минут, т.е. общее время роспуска составляет 45 минут. Роспуск проводят при температуре 60^oC. Энзиматическую обработку проводят при pH 6,5 при расходе комплексного фермента - 0,050% от массы абсолютно сухой макулатуры.

Время размола составляет 4 минуты.

Пример 3. Опыт осуществляют аналогично примеру 1, но роспуск ведут при температуре 30^oC, время первого перемешивания составляет 15 минут, а выдерживание массы ведут в течение 45 минут, т.е. общее время на роспуск составляет 60 минут.

Энзиматическую обработку проводят при pH 4 при расходе комплексного фермента 0,100% от массы абсолютно сухой макулатуры.

Время размола составляет 3 минуты.

Таким образом, время размола до 45^oШР подготовленной к нему массы составляет 3 - 8 минут, тогда как размол обработанной по прототипу массы с использованием протеаз (бромлеан и папаин) осуществляется в течение 10 - 12 минут.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет повысить экологическую чистоту подготовленной массы за счет выведения твердой биохимически неразрушенной смолы.

Формула изобретения

1. Способ подготовки волокнистой массы из макулатуры к размолу для изготовления бумаги и картона путем роспуска макулатуры в гидроразбивателе в присутствии окислителя с энзиматической обработкой и выдерживанием полученной массы, отличающийся тем, что энзиматическую обработку проводят ферментным комплексом из мутанта Geotrichum candidum 3C-106 на основе целлюлаз и гемицеллюлаз, содержащим не менее двух галактаназ, двух маннаназ, трех арабинаназ, пяти эндо-1,4-β-ксиланаз, четырех-β-ксилозидаз, четырех β-глюкозидаз, двух α-галактозидаз и двух β-галактозидаз в количестве 0,005 - 0,100% от массы абсолютно сухой макулатуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что энзиматическую обработку проводят при pH 4 - 6,5.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что роспуск макулатуры проводят при 30 - 60^oС в течение 25 - 60 мин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют пероксид водорода.